[發明專利]用于深空撞擊的自主導航飛行控制系統

有效

• 申請號: 202010762447.8
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111661367B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 楊偉光;李偉楠;劉輝;李龍華;王云財;王祗文;陳昭會;董煬;李敬一;楊昀臻;韓檸;張松濤
• 申請（專利權）人: 北京控制與電子技術研究所
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/24;B64G1/66;G05D1/10
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于深空探測技術領域，旨在解決當前空間探測器自主性差、集成度低、體積和重量過大的問題，具體涉及一種用于深空撞擊的自主導航飛行控制系統，包括可分離設置的第一承載裝置和第二承載裝置，第一承載裝置內部設置有彼此通信連接的飛控與信息處理模塊、空間導航相機模塊、慣性測量模塊、能源模塊、姿軌控執行模塊和無線通信模塊；飛控與信息處理模塊基于空間導航相機模塊采集的圖像信息、慣性測量模塊檢測的慣性敏感信息，可控制姿軌控執行模塊完成預設飛行任務；第二承載裝置在動力裝置的驅動沿自身軸線旋轉，第一承載裝置可相對于第二承載裝置軸心進行旋轉分離。通過本發明可實現空間探測飛行器輕量化、小型化、集成化的自主飛行控制。

技術領域

本發明屬于深空探測技術領域，具體涉及一種用于深空撞擊的自主導航飛行控制系統。

背景技術

深空撞擊探測技術具有極強的科學探索性和技術創新性，對于國家在深空領域的發展具有重要的戰略意義。對于深空目標進行撞擊探測，可以獲取目標天體的內部組分、地質構造、輻射特性等信息，為研究生命起源和宇宙演化提供豐富資料，為著陸探測器的安全著陸提供先驗保障和支撐。

目前國內尚無成熟用于深空撞擊探測的飛行控制系統，傳統的深空探測空間飛行器控制系統功能性能單一，不同時具備星敏定姿、光學導引和自主導航功能，需要依靠地面測控站或者環繞器控制來實現導航制導和飛行控制。同時，為了滿足深空探測的需求，敏感量測量、姿態控制、軌道控制、無線通訊、供電等功能往往采用分立的電子設備來實現，集成度較低，設備間互聯電纜冗雜笨重，系統體積和重量均過于龐大，嚴重制約了深空撞擊探測系統的性能。因此，需要實現一種完全自主導航制導、功能高度集成的靈巧型飛行控制系統。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決當前空間探測飛行器自主性差、集成度低、體積和重量過大的問題，本發明提供了一種用于深空撞擊的自主導航飛行控制系統，包括第一承載裝置和第二承載裝置，所述第一承載裝置設置于所述第二承載裝置外側并與所述第二承載裝置通過第一分離裝置連接；所述第一承載裝置內部設置有飛控與信息處理模塊、空間導航相機模塊、慣性測量模塊、能源模塊、姿軌控執行模塊和無線通信模塊，所述空間導航相機模塊、所述慣性測量模塊、所述能源模塊、所述姿軌控執行模塊和所述無線通信模塊均與所述飛控與信息處理模塊通信連接；所述飛控與信息處理模塊配置為基于所述空間導航相機模塊采集的圖像信息、所述慣性測量模塊檢測的慣性敏感信息，獲取系統飛行的時序、姿態和軌道控制指令，并發送至所述姿軌控執行模塊；所述姿軌控執行模塊配置為基于接收的控制指令進行姿態控制及軌道推進控制，以完成預設飛行任務；所述無線通信模塊配置為基于所述飛控與信息處理模塊的控制指令發送存儲的飛行過程數據和探測信息至環繞器或者地面；所述能源模塊配置為提供整個系統工作所需能源。

所述第二承載裝置的外側設置有動力模塊，所述第二承載裝置在所述動力裝置的驅動下可沿自身軸線旋轉；所述動力模塊與所述飛控與信息處理模塊通信連接，所述飛控與信息處理模塊基于預設高度啟動所述動力裝置，同時在所述第二承載裝置旋轉時啟動所述第一分離裝置以實現所述第一承載裝置相對于所述第二承載裝置軸心的旋轉分離在一些優選實施例中，所述無線通信模塊包括第一數據無線傳輸模塊和第二數據無線傳輸模塊，所述第一數據無線傳輸模塊設置于所述第一承載裝置內部，用于存儲探測器飛行中檢測到的數據；所述第二數據無線傳輸模塊設置于所述第一承載裝置外側，并與所述第一數據無線傳輸模塊通信連接，用于實時備份所述第一數據無線傳輸模塊中存儲的數據，同時可進行數據的傳輸。

在一些優選實施例中，設置于所述第一承載裝置內部的所述飛控與信息處理模塊、所述空間導航相機模塊、所述慣性測量模塊、所述能源模塊、所述姿軌控執行模塊、所述無線通信模塊彼此之間獨立設置，且每個對應模塊外側均設置有第一緩沖結構以進行緩沖保護和限位固定。